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    • 专利摘要:
    Beidem erfindungsgemäßen Verfahrenzur Bearbeitung mindestens einer Zylinderbohrung eines Zylinderkurbelgehäuses für eine Brennkraftmaschine istvorgesehen, daß eineZylinderlaufflächeder Zylinderbohrung gemäß einertopographischen Vorgabe zur Bereitstellung einer dreidimensionalenKonturprofilierung der Zylinderlauffläche behandelt wird.
    公开号:DE102004024573A1
    申请号:DE102004024573
    申请日:2004-05-18
    公开日:2005-12-15
    发明作者:Dieter Dipl.-Ing. Hahn (FH)；Heiko Dipl.-Ing. Sass；Helmut Dipl.-Ing. Schäfer (FH)
    申请人:DaimlerChrysler AG；
    IPC主号:B23P9-00
    专利说明:
    [0001] DieErfindung betrifft ein Verfahren zur Bearbeitung mindestens einerZylinderbohrung eines Zylinderkurbelgehäuses, eine Vorrichtung zurBearbeitung mindestens einer Zylinderbohrung eines Zylinderkurbelgehäuses sowieein Zylinderkurbelgehäuse für eine Brennkraftmaschinemit mindestens einer Zylinderbohrung.
    [0002] ZurBearbeitung von Zylinderlaufflächenin Zylinderbohrungen von Zylinderkurbelgehäusen sind unterschiedlicheVerfahren bekannt. So wird eine strukturelle Beschaffenheit derZylinderlauffläche bspw.durch Oberflächenhonenbeeinflußt.Trotzdem könnenZylinderlaufflächenvon Zylinderbohrungen in Zylinderkurbelgehäusen Unrundheiten von ca. 10 μm aufweisen.Dies ist durch unterschiedliche Steifigkeiten am Zylinderkopf sowieMassenanordnungen am Zylinderkurbelgehäuse bedingt. Nach einem Verschraubendes Zylinderkopfes mit dem Zylinderkurbelgehäuse ergeben sich in der ZylinderbohrungzusätzlichUngleichförmigkeitenvon bis zu 80 μm.
    [0003] Beieiner Feinstbearbeitung wird bspw. durch Rohrlupenhohnung versucht,diese durch Verzug verursachten Ungleichförmigkeiten auszugleichen. Dabeisoll das Rohrlupenhonen Schraubenvorspannkräfte und die Zylinderkopfgeometriesimulieren, so daß nachEnttastung einer Rohrlupenvorrichtung die Zylinderbohrung erheblichunrund ist, um jedoch im Verschraubungsfall exakte Rundheit aufzuweisen. Allerdingsist Rohrlupenhohnen sehr zeit- und kostenintensiv.
    [0004] Außerdem sindnoch weitere Bearbeitungsmaßnahmenfür Zylinderlaufflächen bekannt.In der Druckschrift US4 393 821 A wird vorgeschlagen, diese mit einem Laserstrahlzu härten.In der Druckschrift DE42 29 092 C1 ist beschrieben, ebenfalls mit einem Laserstrahlinnerhalb einer Zylinderbohrung eine Verengung herzustellen. Inder Druckschrift DE 19743 627 A1 wird die Verengung der Zylinderbohrung mittelseines Kaltverfestigungsverfahrens, wie bspw. Walzen oder Pressen,erzeugt.
    [0005] Inder Druckschrift DE198 29 584 C2 wird eine Verengung einer Zylinderlauffläche mittelseines Induktors durch induktive Randschichtenhärtung erstellt. Diese Verengungweist bzgl. einer Erhebung von der Zylinderlauffläche einehohe Homogenität aufund ist als entlang der Zylinderlauffläche um 360° umlaufende Nase ausgebildet.
    [0006] Mitvorliegender Erfindung wird angestrebt, Zylinderlaufflächen innerhalbvon Zylinderbohrungen von Zylinderkurbelgehäusen für Brennkraftmaschinen derartauszugestalten, daß dieZylinderlauffläche auchbei Betrieb der Brennkraftmaschine nur geringfügige Unrundheiten aufweist,so daß somitbspw. eine Dichtwirkung von Kolbenringen innerhalb der Zylinderbohrungverbessert wird.
    [0007] Hierzuwird ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, eineVorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10 sowie ein Zylinderkurbelgehäuse mitden Merkmalen des Patentanspruchs 12 vorgeschlagen.
    [0008] Beidem erfindungsgemäßen Verfahrenzur Bearbeitung mindestens einer Zylinderbohrung eines Zylinderkurbelgehäuses für eine Brennkraftmaschine istvorgesehen, daß eineZylinderlaufflächeder Zylinderbohrung gemäß einertopographischen Vorgabe zur Bereitstellung einer dreidimensionalenKonturprofilierung der Zylinderlauffläche behandelt wird. Somit werdengezielt wellenförmigein sich abgesenkte Mehrfachanordnungen unterschiedlicher Profilhöhe an derZylinderlaufflächeerzeugt. Hierbei geschaffene gleitende Übergangsradien an der Zylinderlauffläche bildensanfte Flächenpreßübergänge.
    [0009] Gemäß der topographischenbzw. strukturellen Vorgabe werden auch dreidimensionale Konturprofilierungbenachbarter Zylinderbohrungen innerhalb des Zylinderkurbelgehäuses, diein der Regel unterschiedlich auszubilden sind, gegenseitig berücksichtigt.Dabei wird mit der topographischen Vorgabe eine Formänderungder Zylinderlaufflächeder mindestens einen Zylinderbohrung während eines Betriebs der Brennkraftmaschinekompensiert, hierbei wird bzw. werden das gesamte Zylinderkurbelgehäuse bzw.sämtlicheZylinderbohrungen beachtet, so daß ausgehend von der gezieltbereitgestellten dreidimensionalen Konturprofilierung die Zylinderlauffläche diesermindestens einen Zylinderbohrung bei Betrieb der Brennkraftmaschineunter nachhaltiger Reduzierung von Unrundheiten weitgehend zylindergeometrischgeformt ist.
    [0010] Jenach Anforderung kann durch geeignete topographische Vorgaben diedreidimensionale Konturprofilierung auch derart bereitgestellt werden,daß dieZylinderlaufflächebei Betrieb der Brennkraftmaschine im Querschnitt evtl. ideal ovaloder elliptisch geformt ist. Durch diese gezielte Ausgestaltungder Zylinderlaufflächewird eine deutliche Verbesserung einer Dichtwirkung von Kolbenringenin der Zylinderbohrung bei Betrieb der Brennkraftmaschine erreicht.
    [0011] BeiDurchführungdes erfindungsgemäßen Verfahrensist vorzugsweise vorgesehen, daß dieZylinderlaufflächedurch elektrische Induktion behandelt wird. Mit dieser Maßnahme istes möglich,die dreidimensionale Konturprofilierung der topographischen Vorgabeentsprechend in einfacher Weise bereitzustellen. Vorrichtungen hierfür können dementsprechendgezielt gesteuert werden.
    [0012] Desweiteren ist vorgesehen, daß dietopographische Vorgabe auf Grundlage von Kaltformverzugmessungenund Warmformverzugberechnungen fürdie mindestens eine Zylinderbohrung ermittelt wird. Mit den Warmformverzugberechnungenwird ein Verhalten und somit eine Verformung der mindestens einenZylinderbohrung bei Betrieb der Brennkraftmaschine in Vergleichzu einer Form der Zylinderbohrung in einem kalten Zustand berücksichtigt.
    [0013] Inbevorzugter Ausgestaltung der Erfindung werden Kaltformverzugmessungenfür diemindestens eine Zylinderbohrung dann durchgeführt, wenn ein Zylinderkopfauf den Zylinderkurbelgehäuseaufgeschraubt ist. Diese Kaltformverzugmessungen werden bspw. aneinem Modell oder Prototyp des Zylinderkurbelgehäuses durchgeführt. DiesesModell weist Öffnungenauf, durch die in jede Zylinderbohrung eine Meßeinrichtung, bspw. eine Sondein die mindestens eine Zylinderbohrung einführbar ist. Durch die Maßnahme,die Kaltformverzugsmessungen bei aufgeschraubtem Zylinderkopf durchzuführen, wirdberücksichtig,daß einund dieselbe Zylinderbohrung selbst in einem kalten Zustand abhängig davon,ob der Zylinderkopf auf dem Zylinderkurbelgehäuse angeschraubt ist oder nicht,unterschiedlich geformte Zylinderlaufflächen aufweist. Mit der Erfindungwerden durch die Verschraubung verursachte Unrundheiten entlangder Zylinderlaufflächenachhaltig reduziert.
    [0014] Daserfindungsgemäße Verfahrenkann zur Bereitstellung einer Feinstbearbeitung der Zylinderlauffläche dermindestens einen Zylinderbohrung nach einem Oberflächenhonenoder einer anderen geeigneten Bearbeitungsmaßnahme der mindestens einenZylinderbohrung durchgeführtwerden.
    [0015] InAusgestaltung der Erfindung wird die Zylinderlauffläche dermindestens einen Zylinderbohrung zumindest partiell verengt und/odergehärtet. Zudemist vorgesehen, daß dieZylinderlaufflächeder mindestens einen Zylinderbohrung aus Austensit bzw. Grauguß bestehtund zumindest partiell in Martensit umgewandelt wird. Alternativwird das Verfahren fürdie Zylinderlaufflächeeiner in der mindestens einen Zylinderbohrung des Zylinderkurbelgehäuses angeordnetenZylinderlaufbuchse durchgeführt.Diese Zylinderlaufbuchse ist bspw. in die mindestens eine Zylinderbohrungeingegossen. Zur Gewichtsreduzierung ist das Zylinderkurbelgehäuse zumindest abgesehenvon der mindestens einen Zylinderlaufbuchse aus einem leichtmetallischenWerkstoff geringer Dichte, z.B. einer Aluminium- oder Aluminium-SiliziumVerbindung oder dergleichen, hergestellt.
    [0016] Ander Zylinderlaufflächewerden partielle Oberflächenerhebungenerzeugt und es werden durch Vorbearbeitungen gegebene Oberflächenhonstrukturendabei abgebildet. Mit der Erfindung wird jede Zylinderbohrung desZylinderkurbelgehäusesdurch individuelle Gestaltung von partiellen Verengungen bzw. Oberflächenanhebungenderart gestaltet, daß dieZylinderbohrung bei aufgeschraubtem Zylinderkopf und bei Betriebder Brennkraftmaschine Kalt- und Warmformverzüge kompensiert. Durch Härtung derZylinderlaufflächeder mindestens einen Zylinderbohrung, bedingt durch Umwandlung einesGraugusseisengefügesin harten Martensit, ist die Zylinderbohrung bei Aufladung des Verbrennungsmotorshoch belastbar. Des weiteren wird durch die erfindungsgemäßen Maßnahmenein "blow by" sowie eine Emissionvon Abgasen reduziert.
    [0017] Mitdem erfindungsgemäßen Verfahrenwird entlang der Zylinderlaufbahn eine hohe Härte und somit ein hoher Verschleißwiderstandder mindestens einen Zylinderbohrung erzeugt. Zusätzlich istes möglich,durch Lasereinsatz einen oberen Totpunkt der mindestens einen Zylinderbohrungim Millimeterbereich gemäß der topographischenVorgabe zu gestalten.
    [0018] Dieerfindungsgemäße Vorrichtungzur Bearbeitung mindestens einer Zylinderbohrung eines Zylinderkurbelgehäuses für eine Brennkraftmaschine weistzumindest einen Induktor auf. Mit dieser Vorrichtung ist der zumindesteine Induktor zur Bereitstellung einer dreidimensionalen Konturprofilierung aneiner Zylinderlaufflächeder mindestens einen Zylinderbohrung gemäß einer topographischen Vorgabezu steuern. Hierbei ist es möglich,daß dieVorrichtung mehrere dieser Induktoren aufweist, so daß gleichzeitigmehrere bzw. alle Zylinderbohrungen des Zylinderkurbelgehäuses behandeltwerden können. InAusgestaltung dieser Vorrichtung ist der zumindest eine Induktorinnerhalb der mindestens einen Zylinderbohrung zu bewegen. Dabeisind Funktionsparameter des zumindest einen Induktors zu regeln.Eine Regelung erfolgt hierbei unter Berücksichtigung der topographischenVorgabe bspw. rechnergestützt. Hierbeiwerden die Funktionsparameter wie Stromfrequenz, Leistung, Heizzeitund dergleichen, in Abhängigkeiteiner Position des Induktors innerhalb der mindestens einen Zylinderbohrungpunktgenau und individuell eingestellt.
    [0019] Beidem erfindungsgemäßen Zylinderkurbelgehäuse für eine Brennkraftmaschinemit mindestens einer Zylinderbohrung ist eine Zylinderlauffläche dermindestens einen Zylinderbohrung gemäß einer topographischen Vorgabezur Bereitstellung einer dreidimensionalen Konturprofilierung dieserZylinderlaufflächebearbeitet. Mit der Erfindung wird erreicht, daß Brennkraftmaschinen auchzukünftigharte Emissionsgesetze erfüllen.
    [0020] BeiBetrieb der Brennkraftmaschine sind Dichtheitsreserven am Kolbenringbei Bewegung entlang der Zylinderlauffläche erhöht, dies ist auch in Kombinationmit reduzierten Leichtlaufölenmöglich. Außerdem werdeninnerhalb der mindestens einen Zylinderbohrung Rauheiten reduziert.Durch erfindungsgemäße Ausgestaltungder mindestens einen Zylinderbohrung unter Anordnung volumetrischerzeugter geschlossener, erhabener Flächen mit definierten Unrundheitenbzw. dreidimensionalen, geometrischen Konturprofilierungen können deutlichhöhereBrennraumdrückeerzielt werden. Insgesamt wird mit der Erfindung eine zuverlässige Langzeitstabilität einesNiveaus und von Konturen innerhalb der Zylinderbohrung durch Erhöhung einerGefügehärte bzw.Anregung gezielter Drehrichtungswechsel der Kolbenringe zur Reduzierungeines einseitigen Kolbenringverschleißes erzielt.
    [0021] WeitereVorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus derBeschreibung und der beiliegenden Zeichnung.
    [0022] Esversteht sich, daß dievorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmalenicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch inanderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohneden Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
    [0023] DieErfindung ist anhand eines Ausführungsbeispielsin der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im folgenden unterBezugnahme auf die Zeichnung ausführlich beschrieben.
    [0024] 1 zeigtin schematischer Darstellung ein Diagramm zur Durchführung deserfindungsgemäßen Verfahrenin bevorzugter Ausgestaltung.
    [0025] Dasin der 1 durch das schematische Diagramm angedeuteteVerfahren zur Bearbeitung mindestens einer Zylinderbohrung einesZylinderkurbelgehäusesfür eineBrennkraftmaschine, bei dem eine Zylinderlauffläche der mindestens einen Zylinderbohrunggemäß einertopographischen Vorgabe zur Bereitstellung einer dreidimensionalenKonturprofilierung der Zylinderlauffläche behandelt wird, weist inbevorzugter Ausgestaltung vier nacheinander durchzuführende Schritte 2, 4, 6, 8 auf.
    [0026] Indem ersten Schritt 2 wird ein Zylinderkurbelgehäuse, beidem die mindestens eine Zylinderbohrung bspw. durch Oberflächenhohnenvorbearbeitet ist mit einem Zylinderkopf verschraubt. In dem zweitenSchritt 4 wird an der mindestens einen Zylinderbohrungim verschraubten Zustand des Zylinderkurbelgehäuses eine Kaltformverzugsmessung durchgeführt. Hierzuist bspw. ein Modell oder Prototyp des Zylinderkurbelgehäuses mitzumindest einer Öffnungversehen, durch die ein geeigneter Sensor zur Vermessung der Zylinderlauffläche dermindestens einen Zylinderbohrung einzuführen ist. Derart ermittelteWerte fürdie Kaltformverzugsmessung werden durch theoretisch bereitgestellteWarmformverzugsberechnungen zur Berücksichtigung einer Verformungder mindestens einen Zylinderbohrung bei Betrieb der Brennkraftmaschineergänzt.Darauf basierend werden im dritten Schritt 6 topographische Vorgabenermittelt.
    [0027] Beidem letzten Schritt 8 des Verfahrens wird die Zylinderlauffläche dermindestens einen Zylinderbohrung unter Umsetzung der topographischenVorgaben bei abgeschraubten Zylin derkopf vorzugsweise durch elektrischeInduktion behandelt. Hierbei erfolgt eine Umwandlung der bspw. ausAustensit bestehenden Zylinderlauffläche in Martensit. Dabei wird dieZylinderlaufflächeder mindestens einen Zylinderbohrung zumindest partiell verengtund/oder gehärtet.
    [0028] Diesomit erfindungsgemäß bereitgestellte dreidimensionaleKonturprofilierung der Zylinderbohrung hat den Vorteil, daß die mindestenseine Zylinderbohrung bei Betrieb der Brennkraftmaschine bei aufgeschraubtemZylinderkopf übereine gesamte Höheentlang einer Längsachseder Zylinderbohrung an jedem Querschnitt der mindestens einen Zylinderbohrunginsbesondere eine ideal zylindergeometrische oder je nach Anforderungbspw. eine ideal elliptische Form aufweist.
    权利要求:
    Claims (12)
    [1] Verfahren zur Bearbeitung mindestens einer Zylinderbohrungeines Zylinderkurbelgehäusesfür eineBrennkraftmaschine, bei dem eine Zylinderlauffläche der mindestens einen Zylinderbohrunggemäß einertopographischen Vorgabe zur Bereitstellung einer dreidimensionalenKonturprofilierung der Zylinderlauffläche behandelt wird.
    [2] Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Zylinderlauffläche durchelektrische Induktion behandelt wird.
    [3] Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die topographischeVorgabe auf Grundlage von Kaltformverzugmessungen und Warmformverzugberechnungenfür diemindestens eine Zylinderbohrung ermittelt wird.
    [4] Verfahren nach Anspruch 3, bei dem die Kaltformverzugmessungenbei auf dem Zylinderkurbelgehäuseaufgeschraubtem Zylinderkopf durchgeführt werden.
    [5] Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dasnach einem Oberflächenhonender mindestens einen Zylinderbohrung durchgeführt wird.
    [6] Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, beidem die Zylinderlaufflächeder mindestens einen Zylinderbohrung zumindest partiell verengtwird.
    [7] Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, beidem die Zylinderlaufflächeder mindestens einen Zylinderbohrung zumindest partiell gehärtet wird.
    [8] Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, beidem die Zylinderlaufflächeder mindestens einen Zylinderbohrung aus Austensit besteht und zumindestpartiell in Martensit umgewandelt wird.
    [9] Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dasfür dieZylinderlaufflächeeiner in der mindestens einen Zylinderbohrung des Zylinderkurbelgehäuses angeordnetenZylinderlaufbuchse durchgeführtwird.
    [10] Vorrichtung zur Bearbeitung mindestens einer Zylinderbohrungeines Zylinderkurbelgehäuses für eine Brennkraftmaschine,die zumindest einen Induktor aufweist, mit der der zumindest eineInduktor zur Bereitstellung einer dreidimensionalen Konturprofilierungan einer Zylinderlaufflächeder mindestens einen Zylinderbohrung gemäß einer topographischen Vorgabezu steuern ist.
    [11] Vorrichtung nach Anspruch 10, mit der der zumindesteine Induktor innerhalb der mindestens einen Zylinderbohrung zubewegen ist und Funktionsparameter des zumindest einen Induktorszu regeln sind.
    [12] Zylinderkurbelgehäuses für eine Brennkraftmaschine mitmindestens einer Zylinderbohrung, bei dem eine Zylinderlauffläche dermindestens einen Zylinderbohrung gemäß einer topographischen Vorgabezur Bereitstellung einer dreidimensionalen Konturprofilierung bearbeitetist.
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
    DE102004024573B4|2006-06-01|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2005-12-15| OP8| Request for examination as to paragraph 44 patent law|
    2006-11-30| 8364| No opposition during term of opposition|
    2007-05-03| 8327| Change in the person/name/address of the patent owner|Owner name: DAIMLERCHRYSLER AG, 70327 STUTTGART, DE |
    2008-01-17| 8327| Change in the person/name/address of the patent owner|Owner name: DAIMLER AG, 70327 STUTTGART, DE |
    2008-12-18| 8320| Willingness to grant licences declared (paragraph 23)|
    2009-04-02| 8321| Willingness to grant licences paragraph 23 withdrawn|
    2011-03-24| 8339| Ceased/non-payment of the annual fee|
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    DE102004024573A|DE102004024573B4|2004-05-18|2004-05-18|Verfahren und Vorrichtung zur Bearbeitung mindestens einer Zylinderbohrung eines Zylinderkurbelgehäuses, sowie Zylinderkurbelgehäuse|DE102004024573A| DE102004024573B4|2004-05-18|2004-05-18|Verfahren und Vorrichtung zur Bearbeitung mindestens einer Zylinderbohrung eines Zylinderkurbelgehäuses, sowie Zylinderkurbelgehäuse|
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